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1、第十三章,线 程,2,本章内容,线程的概念模型线程的创建和启动线程的状态控制临界资源、对象锁和死锁线程的互斥和同步,3,什么是线程,线程是一个程序内部的顺序控制流。线程和进程每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文)，进程切换的开销大。线程:轻量的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换的开销小。多进程:在操作系统中能同时运行多个任务(程序)多线程:在同一应用程序中有多个顺序流同时执行,4,线程的概念模型,虚拟的CPU，由java.lang.Thread类封装和虚拟 CPU所执行的代码，传递给Thread类对象。CPU所处理的数据，传递给Th
2、read类对象。,代 码,数 据,虚拟CPU,Java线程模型,5,线程体,Java的线程是通过java.lang.Thread类来实现的。每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的，方法run()称为线程体。,6,创建线程-通过实现Runnable接口,public class TestThread1 public static void main(String args)Runner1 r=new Runner1();Thread t=new Thread(r);t.start();class Runner1 implements Runnable pub
3、lic void run()for(int i=0;i30;i+)System.out.println(No.+i);,7,多线程,Java中引入线程机制的目的在于实现多线程可以使用同一个Runnable接口(的实现类)类型的实例构造多个线程多线程之间可以共享代码和数据 举例Thread t1=new Thread(r);Thread t2=new Thread(r);,8,多线程举例,public class TestThread2 public static void main(String args)Runner2 r=new Runner2();Thread t1=new Thread
4、(r);Thread t2=new Thread(r);t1.start();t2.start();class Runner2 implements Runnable public void run()for(int i=0;i30;i+)System.out.println(No.+i);,9,多线程共享数据和代码,class MyRunner implements Runnable class YourRunner implements Runnable MyRunner m=new MyRunner();YourRunner y1=new YourRunner();YourRunner
5、y2=new YourRunner();Thread t1=new Thread(m);Thread t2=new Thread(y1);Thread t3=new Thread(y2);Thread t4=new Thread(y2);,10,启动线程,使用start()方法启动线程启动线程是使线程进入到可运行(runnable)状态，并不一定立即开始执行该线程 public class TestThread1 public static void main(String args)Runner1 r=new Runner1();Thread t=new Thread(r);t.start(
6、);,11,线程状态转换(Thread Scheduling),12,线程状态转换举例,public class TestThread3public static void main(String args)Runner3 r=new Runner3();Thread t=new Thread(r);t.start();class Runner3 implements Runnable public void run()for(int i=0;i30;i+)if(i%10=0,13,终止线程控制举例,public class TestThread4 public static void mai
7、n(String args)Runner4 r=new Runner4();Thread t=new Thread(r);t.start();for(int i=0;i0)System.out.println(in thread main i=+i);System.out.println(Thread main is over);r.shutDown();class Runner4 implements Runnable private boolean flag=true;public void run()int i=0;while(flag=true)System.out.print(+i+
8、);public void shutDown()flag=false;,14,线程控制基本方法,15,join方法用法举例,public class TestThread5 public static void main(String args)Runner5 r=new Runner5();Thread t=new Thread(r);t.start();try t.join();catch(InterruptedException e)for(int i=0;i50;i+)System.out.println(主线程:+i);class Runner5 implements Runnabl
9、e public void run()for(int i=0;i50;i+)System.out.println(SubThread:+i);,16,创建线程的第二种方式-继承Thread类,public class TestThread6 public static void main(String args)Thread t=new Runner6();t.start();class Runner6 extends Thread public void run()for(int i=0;i50;i+)System.out.println(SubThread:+i);,17,两种创建线程方法
10、的比较,使用Runnable接口可以将CPU，代码和数据分开，形成清晰的模型;还可以从其他类继承;保持程序风格的一致性。直接继承Thread类不能再从其他类继承;编写简单，可以直接操纵线程，无需使用Thread.currentThread()。,18,Ex1,分析并运行M13-6页的例子，体会通过实现Runnable接口创建线程的过程；细化M13-16页程序，体会并实现通过继承Thread类创建线程，并要求实现下述输出结果：连续输出26个大写字母A Z；,19,线程的调度,Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程。线程调度器按照线程的优先级决定应调度哪些线程来执行。s
11、etPriority(int)方法设置优先级多数线程的调度是抢先式的。时间片方式非时间片方式,20,下面几种情况下，当前线程会放弃CPU:线程调用了yield()，suspend()或sleep()方法主动放弃；由于当前线程进行I/O访问，外存读写，等待用户输入等操作，导致线程阻塞；为等候一个条件变量，线程调用wait（）方法；抢先式系统下，有高优先级的线程参与调度；时间片方式下，当前时间片用完，有同优先级的线程参与调度。,线程的调度,21,线程的优先级,线程的优先级用数字来表示，范围从1到10，一个线程的缺省优先级是5 Thread.MIN_PRIORITY=1Thread.MAX_PRIO
12、RITY=10Thread.NORM_PRIORITY=5使用下述线方法获得或设置线程对象的优先级int getPriority();void setPriority(int newPriority);,22,临界资源问题(1),class Stack int idx=0;char data=new char6;public void push(char c)dataidx=c;idx+;public char pop()idx-;return dataidx;两个线程A和B在同时操纵Stack类的同一个实例(堆栈)，A正在往堆栈里push一个数据，B则要从堆栈中pop一个数据。,23,1.操
13、作之前 data=|a|b|idx=22.A执行push中的第一个语句，将c推入堆栈；data=|a|b|c|idx=23.A还未执行idx+语句，A的执行被B中断，B执行pop方法，返回b：data=|a|b|c|idx=14.A继续执行push的第二个语句：data=|a|b|c|idx=2最后的结果相当于c没有入栈,产生这种问题的原因在于对共享数据访问的操作的不完整性。,临界资源问题(2),24,在Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象。关键字synchroniz
14、ed 来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。,互斥锁,25,关键字Synchronized用法举例,public void push(char c)synchronized(this)dataidx=c;idx+;public char pop()synchronized(this)idx-;return dataidx;,26,关键字Synchronized,synchronized 除了象上面放在对象前面限制一段代码的执行外，还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。public synchronized void p
15、ush(char c)如果synchronized用在类声明中，则表明该类中的所有方法都是synchronized的。public synchronized class Stack,27,实现多线程的同步,class SyncStack/支持多线程同步操作的堆栈的实现private int index=0;private char data=new char6;public synchronized void push(char c)while(index=data.length)trythis.wait();catch(InterruptedException e)this.notify()
16、;dataindex=c;index+;public synchronized char pop()while(index=0)trythis.wait();catch(InterruptedException e)this.notify();index-;return dataindex;,28,生产者-消费者问题(1),生产者：class Producer implements RunnableSyncStack stack;public Producer(SyncStack s)stack=s;public void run()for(int i=0;i20;i+)char c=(cha
17、r)(Math.random()*26+A);stack.push(c);System.out.println(生产：+c);try Thread.sleep(int)(Math.random()*100);catch(InterruptedException e),29,消费者：class Consumer implements RunnableSyncStack stack;public Consumer(SyncStack s)stack=s;public void run()for(int i=0;i20;i+)char c=stack.pop();System.out.println
18、(消费:+c);try Thread.sleep(int)(Math.random()*1000);catch(InterruptedException e),生产者-消费者问题(2),30,生产者-消费者问题(3),主程序：public class SyncTest public static void main(String args)SyncStack stack=new SyncStack();Runnable p=new Producer(stack);Runnable c=new Consumer(stack);Thread t1=new Thread(p);Thread t2=new Thread(c);t1.start();t2.start();,31,Ex2,分析并运行本讲义中的生产者-消费者问题实现程序，体会共享数据的使用和线程同步的含义及其实现；其中堆栈类SyncStack的定义见M13-26页；,
